可编程控制器与单片机串行通信设计.pdf

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1、自动化技术与应用2 0 0 9 年第2 8 卷第4 期经验交流T o c h n i G a lC o m m u n i c a t i o n s可编程控制器与单片机串行通信设计贾云婷，姜军，孙福东，杜晶春(辽河油田总机械厂自动控制研究所，辽宁盘锦12 4 2 0 9)摘要：本文介绍了可编程控制器与单片机之间的串行通信，以A BM i c r o l o g i x1 0 0 0 系列可编程控制器与微芯公司的P I C l 8 系列的单片机的串行通讯为例，阐述r r 通信接口的实现方法。关键词：P I。C；单片机；串行通信中图分类号：T M 5 7 1 6 1文献标识码：B文章编号：1 0

2、 0 3 7 2 4 1(2 0 0 9)0 4 0 1 0 8 0 2S e r i a IC o m m u n i c a t i o nB e t w e e nt h eP r o g r a m m a b l eC o n t r o l l e ra n dS C MJ I AY u n-t i n g，J I A N GJ u n，S U NF u-d o n g，D UJ i n g-c h u n(T h eA u t o m a t i cC o n t r o lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fL i a o H eP e t r

3、 o l e u mE x p l o r a t i o nB u r e a uC e n e r a lM a c h i n e r yP l a n t,P a n j i n1 2 4 2 0 9C h i n a)A b s t r a c t：T h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ei m p l e m e n t a t i o no ft h es e r i a lc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nP r o g r a m m a b l eC o n t r o l l e ro f

4、A-BM i c r o l o g i x10 0 0a n dP I C18S C M T h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h ed e s i g na r ea l s oo u t l i n e d K e y w o r d：P L C；S C M；s e r i a lc o m m u n i c a t i o n1引言近年来，随着自动化技术，计算机技术及网络技术的不断发展，在工业控制领域里，单片机和可控制编程器的应用越来越广泛。利用P L C 组成的工业设备中，工业现场的信号采集量越大，I O 点使用就会越多。对于P

5、L C 而言，I O 点越多，P L C 的价格就会越贵。为了降低控制系统的价格，同时还不影响信号的采集，使用单片机与其进行通讯就是很有必要的了。现在的P L C 不仅能够进行并行通讯，还可以进行串行通讯，但是由于并行通讯不仅成本高而且不适用于远距离的数据传输，所以在工业控制中，多采用串行通讯。P L C 的R S 一2 3 2 接口就是一个典型的串行通讯接口，它不仅使得P L C 与计算机进行通信，还可以连接到其他的串行通信设备，如单片机等。由于P L C 的功能要远远大于单片机的功能，所以在大多数的工业控制系统中，单片机都是做为一个输入设备。下面就以美国A B 公司的M i c r o l

6、 o g i x l 0 0 0 系列的P L C 与微芯公司的P I C l 8 F 2 5 8单片机的通讯为例，阐述单片机与P L C 之间是如何进行通讯的。2 控制系统硬件构成2 1 接口电路设计M i c r o l o g i x l 0 0 0P L C 在硬件方面提供了标准的R S 一2 3 2 接口，采用E I A 电平逻辑，P I C l 8 F 2 5 8 单片机采用的是1 v r L C M o S 的电平逻辑图1 是以M i c r o l o g i x l 0 0 0P L C 的R S-2 3 2 通讯接口为例，通过M A X 2 3 2 与P I C l 8 F

7、 2 5 8 单片机进行硬件连接的线路图【t l。收稿日期：200 8 10 30撤a o l o t i l 姗2 3 2 接口1 1 n 2 0 2P I c m 鹳研I 一2 4 V 6 22G N D1 3 1“3雕12-1+4f Da_ 一5D C O-re+BC T S一L51 5_ 一71 X O上8G N O图1P L C 与单片机硬件连接图2 2 串行通讯接口设置通过罗克韦尔公司专门的驱动软件RSLinx 可以对M i c r o l o g _ i x l 0 0 0 进行串口初始化设置，波特率选择9 6 0 0 b p s，站点号设为0 l，停止位为1，设定奇偶校验位，冗

8、余检测为C R C 格式，使用全双工模式。P I C l 8 F 2 5 8 选择异步模式下高速传送波特率，波特率选择9 6 0 0 b p s。3 通讯过程3 1 通讯协议介绍M i c r o l o g i x l 0 0 0 与P I C l 8 F 2 5 8 之间的通讯遵循的是D F I 协议。D F l 协议是A B 公司可编程控制器系统广泛支持的通讯协议。D F l 通讯协议是A B 公司的数据链路层协议，它支持点对点全双工通讯模式及点对多点半双工主从通信模式，在这里我们选择的是全双工工作模式。万方数据经验交流T e c h n i c a IC o m m u n i c a

9、 t i o n s“自动化技术与应用2 0 0 9 年第2 8 卷第4 期3 2P L C 与单片机之间通讯当P L C 通过R S-2 3 2 串行接口与单片机进行通讯时，首先由单片机向P L C 发出C o m m a n d(命令帧格式)，发送过程结束后，P L C 立即做出反应，同时单片机接收由P L C 发出的R e p l y(查询帧格式)。上面的所有通讯都是由单片机来完成启动和接收，P L C不需要编写任何的通讯程序。下面具体描述数据的发送过程，数据发送时，首先用户应用层的数据发送给应用层，应用层对数据进行封装后传给数据链路层，再由链路层封装后传给物理层传输，接收过程与发送过程

10、相反【3 1。如图2 D F l 协议数据封装示意图所示。读取M i c r o l o g i x1 0 0 0 里面地址为h 0 7 的值时，其帧的结用产应用曩量羹盅舟晨敏觥、一、，獭融聃墨匡卫茎 二巫二j 至砸圈图2D F l 协议数据封装示意图构如下【3 J：D L ES T XD S TS R CC M D 跚r ST N S F N CA D D RS I Z ED A T AD L EE T XC R C查D F l 协议手册可知C M D 码为O F，F N C 码为A 2，I：0 7 地址码为0 0 0 7，所以最后发送的字符串为：1 0 0 2 0 1 0 0 0 F 0

11、0 0 1 0 0 A 2 0 2 0 1 8 9 0 0 0 7 l 0 0 3 8 D 4 D柏臣丑叵卫互臣咽m 6 匪卫马至卫丑王 囹、图3数据链路层帧结构4 软件设计P L C 与单片机之间的串行通讯的程序很常见，此处只给出了P L C 发送程序的流程图。如图4 1 4|所示。图4P L C 与单片机通信流程图5 结束语串行通信是一种广泛应用于各个领域的通信方式，以上仅仅是以M i c r o l o g i x1 0 0 0 与P I C l 8 F 2 5 8 单片机为例，讲解了它们之间的通讯过程。事实上，任何的P L C 与单片机之间都能够通过串口完成通信，关键是要掌握该P L

12、C 的通讯协议，了解帧的传送格式，这样就能完成它们之间的串行通信了。参考文献：【1 1 刘和平P I C l8 F x x x 单片机原理及接口程序设计【M】北京航空航天航空大学出版2 0 0 4【2】蔡凌，顾德英，赵强锅炉控制系统中P L C 和单片机通讯设计【J】仪器仪表学报2 0 0 6(6)：6 9 6-6 9 7【3】A l i e nB r a d l e y D F lp r o t o c o la n dc o m m a n ds e tr e f e r e n c em a n u a l Z 1 1 9 9 6 作者简介：贾云婷(1984 一)，女，助理工程师，研究方

13、向：智能控制。(上接第8 7 页)d b l T e m p=d b l P i 18 0 0 将角度转换为弧度F o rI=0T o3 6 0 00 3 6 0。d b l S i n A(I)=S i n(d b l T e m p I)N e x tE n dS u b峰值归一化正弦曲线仅取一个周期，但仿真周期数应该有多个，为此定义了一个符号常量c s t W a v e T 确定仿真周期数：P u b l i cC o n s tc s t W a v e TA sI n t e g e r=3。2c a w a v e T 86 结束语本文介绍了用v B 对晶闸管整流器特性进行仿真的

14、方法，通过仿真结果可以看出用V B 对晶闸管整流器的特性进行仿真是切实可行的，能够动态多参数的仿真晶闸管整流器的的挣陛，具有方便直观的特点，可以用于特定的科研设计和日常教学中。参考文献：【l1 廖晓钟电力电子技术与电气传动【M 1 北京：北京理工大学出版社，2 0 0 0【2】张崇魏，张兴P W M 整流器及其拉制【M】北京：机械工业出版社，2 0 0 3 3】丁淑华大功率晶闸管整流器的故障监视【J J 煤矿机械，2 0 0 7，2 8(8)：1 9 7 一1 9 9【4】刘荫V i s u a lb a s e 中文版入门与提高实用教程【M】北京：中国铁道出版社，2 0 0 3 作者简介：潘

15、雷(1984 一)，男，硕士研究生，研究方向为检测技术与智能控制。曲T 一一g 一，蕊一瓣一t 一一一O 一一捕一蕊一瓢一一畦一卫辆一。龇艘，嬲一黼姗。暖ozT一一崾一万方数据可编程控制器与单片机串行通信设计可编程控制器与单片机串行通信设计作者：贾云婷，姜军，孙福东，杜晶春，JIA Yun-ting，JIANG Jun，SUN Fu-dong，DUJing-chun作者单位：辽河油田总机械厂自动控制研究所,辽宁,盘锦,124209刊名：自动化技术与应用英文刊名：TECHNIQUES OF AUTOMATION AND APPLICATIONS年，卷(期)：2009，28(4)引用次数：0次 参

16、考文献(3条)参考文献(3条)1.刘和平 PIC18FxXX单片机原理及接口程序设计 20042.蔡凌.顾德英.赵强.汪晋宽 锅炉控制系统中PLC和单片机通信设计期刊论文-仪器仪表学报 2006(z1)3.Allen Bradley DF1 protocol and command set referencemanual 1996 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 高春侠.张磊.Gao Chunxia.Zhang Lei 基于C8051F单片机的嵌入式PLC系统的研究-电气自动化2009,31(3)主要介绍基于C8051F1D20单片机嵌入式PLC的开发,它以C8051F020

17、为中央处理单元,与数字输入、输出,模拟输入、输出,串行通讯等外围电路共同构成嵌入式PLC的硬件系统,通过对通用PLC的工作原理进行分析,编写系统程序,最终能够解释、执行梯形图程序,实现PLC的循环扫描、数字输入输出、模拟输入输出、定时器等功能.通过介绍这个开发过程,向读者提供一种嵌入式PLC的设计思路.2.期刊论文 罗培.马茜.黄辉先 基于单片机和组态软件的PLC控制系统仿真实现-计算机系统应用2007(11)以基于PLC的液气联调试验台为背景,针对PLC控制系统存在现场调试难度大、组织投入大量人力物力、风险大等问题,采用单片机和组态软件开发了用于PLC程序调试的仿真系统.系统由PLC、单片机

18、接口板和PC机组成,PLC的I/O信号通过单片机接口板与PC机相连,在PC机中,用组态软件模拟试验台测试工况,实现试验台控制程序的仿真调试.实践表明,该系统减少了现场调试工作量,提高了开发效率.3.会议论文 袁晓光 用于彩显系统匹配台的单片机智能控制器 1998 介绍了一种采用单片机和构成对彩显系统匹配台实现智能控制的方案。其目的是试图尽可能多地利用单片机的资源来实现一个性价比优良的方案，在保证系统功能和可靠性的前提下，大幅度降低设备的造价，从而为彩显系统匹配生产线设备的智能提供一种新的实用技术途径。4.期刊论文 邴春秋.郑萍.宋耀华.王敏 基于PLC和单片机实现的数据采集控制系统设计-西华大

19、学学报（自然科学版）2007,26(6)本文介绍了一种由LabVIEW、PLC和单片机构成的综合实验系统.通过RS232实现了PLC与单片机以及PLC与上位机LabVIEW之间的通讯,实现了底层数据的采集与控制.所设计的系统集成了多种技术,性价比高,为综合实验提供了良好的平台,也可以运用到工业现场的数据采集及控制中.5.期刊论文 龚志广.孙维连.李新领.高中彭.Gong.Zhiguang.Sun.Weilian.Li.Xinling.Gao.Zhongpeng OMRONCPM2A PLC与AT89C52单片机的串行通信及应用-微计算机信息2006,22(29)本文分析了AT89C52单片机和

20、OMRON CPM2A PLC串行通信接口的工作特性,介绍了PLC与单片机进行串行通信的实现方法,设计出一种简单实用、安全可靠、成本低廉的PLC人机交互界面.6.期刊论文 董艺.DONG Yi 单片机与PLC的区别及其对控制系统设计方案选择的影响-巢湖学院学报2007,9(3)随着工业自动化水平的不断提升,在自动控制技术中扮演重要角色的两个器件-单片机与PLC也越来越被更多的设计人员所重视.本文从多个方面对单片机与PLC的联系与区别以及各自的优缺点进行了详细的剖析,相信对于从事控制系统设计与研发的人员有一定的参考价值.7.学位论文 吴晓渊 基于单片机的PLC编译程序设计研究 2007 自动化装

21、置和机电一体化产品的设计和开发中有时需要采用一种成本极低的逻辑控制器。为了满足这种需要，作者开展了用单片机直接实现梯形图逻辑控制的硬件和软件研究。其中最为关键的一项技术是如何设计出基于单片机的PLC编译程序，将符合梯形图逻辑的PLC指令源程序翻译成单片机目标程序。本文论述了基于单片机的PLC编译程序设计的理论和方法，研究了基于单片机的PLC的单片机程序模块和目标程序框架，对编译程序结构进行了分析，阐述了查错模块设计方法以及目标代码装配方法，对基于单片机的PLC的编译程序的调试实验系统组成和实验结果进行了分析。首先，进行了基于单片机的PLC的单片机程序模块研究，构建了独具特点的目标程序框架结构。

22、然后，定义了基于单片机的PLC的源程序语句标准集合，提出了源程序语句标准集合的数组表示方法；定义了目标代码集合，提出了用映射来建立源程序语句标准集合和目标代码集合之间的关系，为编译程序结构的实现提供了条件和方法；提出了盲码预填和盲码修正的思想。提出了依据M数组对源程序查错的思路，通过列表文件名和列表文件的建立、整句识别、语句语法检查中的M数组逐行搜索、核对8.期刊论文 李辉.郑宁 PLC与单片机之间的串行通信及应用-电工技术杂志2003(8)提出了可编程序控制器(PLC)与单片机之间实现串行通信的新概念,以松下电工FP1系列PLC和AT89C51单片机的通信为例,重点阐述了串行通信硬件接口电路

23、的实现方法,介绍一种实用的操作、显示单元,实践证明,该应用具有很好的推广价值.9.期刊论文 宋春华.刘江涛.王启祥.王贵恩.SONG Chun-hua.LIU Jiang-tao.WANG Qi-xiang.WANG Gui-en 基于单片机仿真实验平台的PLC控制-宁波职业技术学院学报2006,10(5)介绍一种MCS-51系列为核心的开放式单片机仿真实验平台,以此增加三菱FX系列PLC的控制实验,从而实现与PLC人机对话.该实验系统对于提高学生的综合素质,节约实验设备有着重要的现实意义.10.期刊论文 程亮.林斌.查凌志.Cheng Liang.Lin Bin.Cha Lingzhi PLC与单片机串口通信的实现-电气自动化2006,28(3)本文以西门子的S7-226 PLC和AT89S51 MCU作为例子,介绍了PLC如何与单片机进行串口通信.详细描述了通讯系统的硬件构成以及软件设计过程.所设计的方案已成功应用于药丸(片)自动瓶装机中.本文链接：http:/